碳四烷基化工艺全流程模拟

作     者：李艺超 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王璟德

授予年度：2018年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：烷基化油 碳四烷基化 稳态模拟 动态模拟 

摘      要：烷基化油又名工业异辛烷,具有低硫,低烯烃以及高辛烷值的良好特性,是种十分优异的汽油调和油。依据某炼化企业的烷基化工艺,作者完成了该工艺的全流程稳态及动态模拟,测试了工艺设计的合理性,愿为国内自主碳四烷基化工艺工艺包的开发尽绵薄之力。本文研究的烷基化装置设计规模为16万吨/年烷基化油,但根据MTBE装置所提供的液化气量及液化气中的烯烃含量,实际可生产烷基化油约13.13万吨/年。该装置引进的是美国DuPont公司开发的工艺包,此工艺主要由四部分组成:原料加氢精制部分、烷基化反应部分、制冷压缩部分以及产品精制分馏部分。由于受制于企业利益和知识产权保护等法规,文献和网上未曾公布该工艺的PID和PFD图等资料,所以本课题研究始于搭建工艺流程。根据某炼化企业的烷基化装置操作规程工艺流程说明部分,作者应用CAD作图软件大致画出了该工艺的流程简图。然后作者利用通用化工流程模拟软件UnisimDesign,选取PR-Twu热力学计算方法,对工艺全流程进行稳态模拟,依据工艺流程和各装置的设计参数得到了各物流的信息,同时,该工作也是对工艺流程及设备参数进行的一种测试。为了完成工艺的动态模拟,作者首先整理出模拟该流程所需要的全部组分及其适应的温度范围,并依靠UnisimDesign软件内的物性数据库得到各组分的基础物性数据,数据库中未有的组分利用适宜的物性估算方法计算得到。然后作者研究了工艺中各单元设备的控制方案,如脱轻烃塔,烷基化反应器,压缩机,脱异丁烷塔和脱正丁烷塔等,进而得到了主要的控制模型。以上工作完成之后,作者根据工艺流程图来绘制仿真流程图,将其应用于通用化工装置动态模拟与优化平台(DSO),进行全流程动态模拟工作。动态模拟结果表明:测试结果与工艺设计值吻合良好,这不仅说明了工艺设计合理,而且表明了动态模拟的准确性。